阅读说明：本技术 一种弹性子模组及模组化压接型半导体模块 (Elastic submodule group and modularized crimping type semiconductor module ) 是由 童颜 刘克明 陈紫默 潘政薇 王蕤 方赏华 张大华 于 2021-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种弹性子模组及模组化压接型半导体模块,弹性子模组包括：导电片、绝缘弹性件和导电板；导电片为折弯成具有若干凹槽的弯折状导电片,导电片通过其凹槽卡接在绝缘弹性件上端,绝缘弹性件的下端接导电板；模组化压接型半导体模块,包括模块集电极板、芯片子模组、模块发射极板和弹性子模组；芯片子模组包括芯片、集电极导体、发射极导体；模块集电极板、集电极导体、芯片、发射极导体、弹性子模组、模块发射极板从上至下依次连接。优点：通过将芯片模组化的形式,可进一步降低热阻,提高模块的功率密度及电流等级；将芯片子单元模组化还能够降低物料成本与减少加工工序。(The invention discloses an elastic submodule and a modularized crimping type semiconductor module, wherein the elastic submodule comprises: a conductive sheet, an insulating elastic member and a conductive sheet; the conducting plate is bent into a bent conducting plate with a plurality of grooves, the conducting plate is clamped at the upper end of the insulating elastic piece through the grooves, and the lower end of the insulating elastic piece is connected with the conducting plate; the modularized compression joint type semiconductor module comprises a module collecting electrode plate, a chip submodule, a module emitting electrode plate and an elastic submodule; the chip sub-module comprises a chip, a collector conductor and an emitter conductor; the module collecting electrode plate, the collecting electrode conductor, the chip, the emitting electrode conductor, the elastic sub-module and the module emitting electrode plate are sequentially connected from top to bottom. The advantages are that: by modularizing the chip, the thermal resistance can be further reduced, and the power density and the current level of the module can be improved; the modularity of the chip sub-units can also reduce material cost and reduce processing procedures.)

一种弹性子模组及模组化压接型半导体模块

技术领域

本发明涉及一种弹性子模组及模组化压接型半导体模块，属于功率模块技术领域。

背景技术

绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）自 1986 年开始正式生产并逐渐系列化以来，其封装质量及可靠性一直影响着其在工业控制，机车牵引，电力系统等大功率应用领域的使用及推广。

现有电力系统，机车牵引等领域的发展对IGBT的器件功率提出了更高的要求。目前大功率 IGBT 的封装通常有两种形式，一种是底板绝缘模块式封装，由芯片，底板，覆铜陶瓷基板，键合线，密封材料，绝缘外壳，功率端子等组成，模块内部通过灌注硅凝胶或环氧树脂等绝缘材料来隔离芯片与外界环境（水，气，灰尘）的接触，缩短器件的使用寿命。

C厂家的弹性子模组为单个芯片对应单个子模组，数量多，安装比较困难，；另外A厂家为弹性子模组，但是各芯片导电路径独立，芯片间均流效果有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种弹性子模组及模组化压接型半导体模块。

为解决上述技术问题，本发明提供一种弹性子模组，包括：导电片、绝缘弹性件和导电板；

所述导电片为折弯成具有若干凹槽的弯折状导电片，导电片通过其凹槽卡接在绝缘弹性件上端，绝缘弹性件的下端接导电板；

在未给弹性子模组施压时，绝缘弹性件支撑导电片，导电片与导电板之间具有间隙，导电片与导电板不导通，在给弹性子模组施加一定压力时，导电片与导电板之间没有间隙，导电片与导电板导通。

进一步的，所述弯折状导电片为波纹状导电片，所述波纹状导电片中开口向下的槽为所述凹槽。

进一步的，所述绝缘弹性件为弹簧、液压件或者气压件的一种。

进一步的，所述凹槽的顶部开设有若干横截面为圆形的通孔，通孔中设有绝缘导杆，绝缘导杆的底端固定在导电板上，所述绝缘弹性件为碟簧，碟簧套设在所述导杆上，碟簧的直径大于通孔的直径。

进一步的，所述通孔上部设有横截面为圆形的导电套筒，导电套筒的直径不小于通孔的直径。

一种模组化压接型半导体模块，包括模块集电极板、芯片子模组、模块发射极板和权利要求1-4任意一项所述的弹性子模组；

芯片子模组包括芯片、集电极导体、发射极导体；

模块集电极板、集电极导体、芯片、发射极导体、弹性子模组、模块发射极板从上至下依次连接；

通过给模组化压接型半导体模块施加一定的压力，弹性子模组导通，带动整个模组化压接型半导体模块导通。

进一步的，还包括芯片限位框，将若干芯片设置与所述芯片限位框中。

进一步的，所述模块发射极板和所述导电板为一体成型结构。

进一步的，所述芯片子模组和弹性子模组均设有若干个，每个芯片子模组的正下方设有一个所述弹性子模组组成一对。

进一步的，还包括承压限位框，承压限位框内设有若干腔体，腔体中设置一对弹性子模组和芯片子模组。

进一步的，还包括陶瓷管壳，模块集电极板、芯片子模组、模块发射极板和弹性子模组设置在陶瓷管壳内，陶瓷管壳的裙边通过冷压焊或者激光焊接方式密封起来，密封之前需要进行抽真空与填充保护气体处理。

本发明所达到的有益效果：

弹性子模组采用弹性压接的方式能够很好的解决应力不均的问题，同时单个导电片能够很好解决单个子单元的均流问题。

通过将芯片子单元模组化的形式，可进一步降低热阻，提高模块的功率密度及电流等级；将芯片子单元模组化还能够降低物料成本与减少加工工序。

附图说明

图1是本发明的弹性子模组结构示意图；

图2是本发明的模组化压接型半导体模块结构示意图；

图3是本发明的芯片子模组结构示意图；

图4是绝缘弹性件的另一个实施例。

图中的1是导电片，2是绝缘弹性件，3是导电板，4是凹槽，5是绝缘导杆，6是导电套筒，7是模块集电极板，8是模块发射极板，9是芯片，10是集电极导体，11是发射极导体，12是发射极导体，13是承压限位框，14是承压限位框，141是顶盖，142是裙边，143是底座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种弹性子模组，包括：导电片1、绝缘弹性件2和导电板3；

所述导电片1为折弯成具有若干凹槽4的弯折状导电片，导电片1通过其凹槽卡接在绝缘弹性件2上端，绝缘弹性件2的下端接导电板3；

在未给弹性子模组施压时，绝缘弹性件2支撑导电片1，导电片1与导电板3之间具有间隙，导电片1与导电板3不导通，在给弹性子模组施加一定压力时，导电片1与导电板3之间没有间隙，导电片1与导电板3导通。

所述弯折状导电片为波纹状导电片，所述波纹状导电片中开口向下的槽为所述凹槽4；本实施例中，具体采用直角波纹状导电片，该导电片结构规则，方便设计和制备。

所述凹槽4的顶部开设有若干横截面为圆形的通孔，通孔中设有绝缘导杆5，绝缘导杆5的底端固定在导电板3上，所述绝缘弹性件2为碟簧，碟簧套设在所述绝缘导杆5上，碟簧的直径大于通孔的直径；通过设置通孔和绝缘导杆，再讲碟簧套在绝缘导杆上，能够保证在施压时，碟簧受压的方向竖直，避免偏移，碟簧的直径大于通孔的直径也能够防止碟簧穿出通孔。

所述通孔上部设有横截面为圆形的导电套筒6，导电套筒6的直径不小于通孔的直径；保证绝缘导杆穿过通孔时，也能进入导电套筒内。

作为绝缘弹性件2的另一个实施例，如图4所示，本实施例中采用液压件或者气压件，包括压杆15、壳体16和液体或者气体17，压杆15与绝缘导杆5相对应，液体或者气体17设置与壳体16中，通过液体或者气体17代替弹簧的作用。

如图2和3所示，一种模组化压接型半导体模块，包括模块集电极板7、芯片子模组、模块发射极板8和弹性子模组；

芯片子模组包括芯片9、集电极导体10、发射极导体11；

模块集电极板7、集电极导体10、芯片9、发射极导体11、弹性子模组、模块发射极板8从上至下依次连接；

通过给模组化压接型半导体模块施加一定的压力，弹性子模组导通，带动整个模组化压接型半导体模块导通。

还包括芯片限位框12，将若干芯片9设置与所述芯片限位框12中；限位芯片，防止芯片滑动。

所述模块发射极板8和所述导电板3可以为一个一体成型的整体结构。

所述芯片子模组和弹性子模组均设有若干个，每个芯片子模组的正下方设有一个所述弹性子模组组成一对。本实施例中，一个芯片子模组中包括有6个芯片9，弹性子模组也对应设有6个凹槽4和6个导电套筒6，模组化配套设计进一步降低热阻，提高模块的功率密度及电流等级。

还包括承压限位框13，承压限位框13内设有若干腔体，腔体中设置一对弹性子模组和芯片子模组。

还包括陶瓷管壳14，模块集电极板7、芯片子模组、模块发射极板8和弹性子模组设置在陶瓷管壳14内，陶瓷管壳14的顶盖141内部安置所述模块集电极板7，陶瓷管壳14的底座143安置所述模块发射极板8，陶瓷管壳14的裙边142通过冷压焊或者激光焊接方式密封起来，密封之前需要进行抽真空与填充保护气体处理。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。